氧化石墨烯/Fe-MOF衍生材料的合成及其活化PS催化降解2,4,6-三氯苯酚的研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liyumei1221
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
针对水环境中卤代芳烃难降解有机污染物的浓度低、分布范围广以及生物富集性和潜在威胁性等特点,以及现有的催化体系中催化剂催化活性有限,活化PS产生的硫酸根自由基释放后,不能快速传递至污染物被充分利用,导致污染物氧化降解效率下降的问题。本课题以卤代芳烃类污染物作为代表性目标物,以Fe基金属有机骨架(Fe-MOF)和氧化石墨烯(GO)为对象,首先合成了氧化石墨烯/新型金属有机骨架复合材料GO/Fe-MOF。然后针对其存在的起始反应速率低,催化效率还需进一步提升的不足,采用以GO/Fe-MOF为模板/前驱体的高温热解法,对催化剂的结构和性能进一步优化和调控。通过一锅溶剂热法制备了还原性氧化石墨烯/金属有机骨架(RGO/MIL-101(Fe)),研究复合催化剂中RGO和MIL-101(Fe)之间的协同效应,考察了催化剂的催化活性。以2,4,6-三氯苯酚(TCP)为目标污染物分子研究了复合材料的催化性能,以及反应参数对催化活性的影响。由此得出,RGO/MIL-101(Fe)相对于纯MIL-101(Fe)和单独的RGO,其催化活性明显增强,反应速率常数达到6.64×10-2 min-1。结果显示在反应条件为:RGO(5%)/MIL-101(Fe)催化剂投加量为0.5g·L-1,初始p H值为3,PS浓度为20mmol·L-1以及TCP浓度为20mg·L-1时,TCP的去除率在180min时达到92%,同时也表明催化剂在较宽的p H范围内具有良好的催化活性。通过多种方法对RGO/MIL-101(Fe)的理化特性以及MOF和RGO片层之间的表面相互作用对催化活性的影响等进行表征分析和研究。结果表明,RGO/MIL-101(Fe)相比MIL-101(Fe)的催化效率升高,得益于其较多的活性位点以及良好的电子传递性能。通过采用高温热解GO/NH2-MIL-101(Fe)的方法制备石墨烯负载的铁纳米颗粒/氮掺杂多孔碳Fex CN@GN杂化材料,在催化剂中引入包括Fe0、Fe(Ⅱ)以及掺杂氮等活性位点,协同热解后得到的多级孔结构的优势,达到高效催化PS的目的。经过热解后得到的产物Fex CN@GN的反应速率明显增强,是MIL-101(Fe)反应速率的14倍。通过对煅烧前后样品的物化性质的表征,分析各调控因素,包括掺杂的N原子,热解程序以及石墨烯载体等对催化剂的结构和性能的影响。由此得出,前驱体GO/NH2-MIL-101(Fe)经过煅烧后,金属有机框架化合物中的Fe-O转化为Fe2O3、Fe3O4以及Fe0等金属纳米颗粒,氨基官能团转化为不同类型的氮缺陷活性位点。Fe(II)以及零价铁可直接与过硫酸盐反应,有效地增加了反应的初始速率。而氮原子的掺杂形成的石墨氮、吡咯氮以及Fe-N等作为活性位点,同样有效地提高了催化剂Fex CN@GN的催化活性。前驱体GO/NH2-MIL-101(Fe)经过煅烧后,由微孔和较小介孔共存的孔道结构转变为以较大介孔为主导的多级孔结构,提高了活性物质与目标污染物分子的传质效率。石墨烯作为载体不仅有利于电子传递,而且起到有效捕捉自由基,将其限制在催化剂表面的作用,有利于自由基与吸附在表面的污染物分子的直接原位反应,TCP的催化降解效率明显提高。
其他文献
日本幕末时期,国内封建体制逐渐崩溃的同时,国外也受到了来自以英国、俄国为首的西方列强的入侵。面对西方列强的威胁,幕府最终选择了妥协,并且没得到天皇的允许,擅自与列强签订了一个个的不平等条约,引起了各藩志士的激愤。知晓当时日本存在着的幕藩体制已经无法保护日本的中下层武士阶级,发动了明治维新政变,推翻了执权两百多年的德川幕府,建立了近代的统一民族国家。但是,近代民族国家的成立,必须要求全体国民对国家有
镁稀土合金因其比强度高、耐腐蚀性能和生物相容性优良,耐热性能好,引起国内外越来越多的重视,为进一步改善Mg-Al-RE系合金组织,提升高温力学性能,国内外研究者通过添加碱土
咪唑离子液体具有很多的优良性质,作为其衍生物苯并咪唑离子液体具有对空气和水不敏感,熔点低,稳定性高等良好的性质。以前人们用浓硫酸、固体酸、壳聚糖、酶、离子液体催化
随着云应用、尤其是数据密集型云应用的迅猛发展,人们对计算、存储等资源的需求日益增长,云计算在数据处理中变得越来越重要。云计算通过分配虚拟机来处理数据节点,从而实现大数据管理和多任务处理。由于云计算具有执行大规模复杂计算任务的优势,因此如何进行合理高效的虚拟机分配成为了云计算的重要问题之一。本文将现实生产中的网络感知的虚拟机分配问题抽象为两类,分别为经典虚拟机分配问题和复杂虚拟机分配问题。其中,经典
上个世纪三四十年代,在争取民族独立、实现民族国家的现代化与维护民族自身的文化特质的矛盾之间,“战国策派学人”林同济选择了一条异于“五四新文化运动”反传统与卫护传统的途径,将民族主义的主张诉诸于民族文化的反思及对传统人格的改造、现代国民人格的塑造当中。林同济一生始终都在关注“人”的问题,国民人格思想是他思想的精髓部分。他对“战士式”国民人格的塑造不仅仅是为了应对眼下严峻的抗战局势,更深远的意义是在抗
建立食源性致病菌快速检测方法对保证食品安全而言意义重大。其中鼠伤寒沙门氏菌(S.ty)和单核细胞增生性李斯特菌(List.m)分别是最常见和致死率最高的食源性致病菌,而且这两种食
三维机织复合材料因其高比刚度、高比强度、抗冲击和耐疲劳等诸多优异力学性能,在航空航天、军事、生物等诸多领域得到广泛的应用。三维机织物作为复合材料增强体,其基本力学
近年来,马克思对传统哲学的变革是一场哲学范式的转换,即由传统的理论哲学范式向实践哲学范式转换,已经成为学界的共识。但是这场哲学变革的理论意义,对于理论界来说仍然是一个需要深入发掘的课题。从辩证法理论的革新来看,马克思从传统理论哲学范式到实践哲学范式的转换,是他实现对黑格尔辩证法“颠倒”的理论根源。因此,以往教科书哲学体系把马克思哲学革命理解为“用唯物主义取代唯心主义”就失之简单化和片面化了。黑格尔
烟草平装措施是一项主要针对烟草产品包装与商标的控烟政策,这一项措施的核心规定是去除传统烟草产品外包装上的装饰性与美观性的元素。不仅如此,烟草包装的烟草商标也去除商
股权收益权信托是近年来金融创新的一种新型信托方式,以往在信托公司刚性兑付的背景下广受市场追捧。但随着经济下行压力加大以及刚性兑付的破灭,该种信托类型引发的法律效力